[发明专利]一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂，由水热碳微球GC、氧化石墨烯GO、四氧化三铁Fe₃O₄复合形成磁性吸附剂GO/Fe₃O₄/GC，其中GC具有羧基，GO具有羟基，GC上的羧基与GO上的羟基通过共价键连接，Fe₃O₄分布于GO的表面；按重量份计，包括：水热碳微球GC 1份，氧化石墨烯GO 1‑2份，四氧化三铁Fe₃O₄1‑2份。及磁性吸附剂的制备方法和应用。采用本发明的一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂、制备方法及应用，磁性吸附剂对铀钚核素的吸附效果好，吸附效率高，方便从废液中分离。

技术领域

本发明涉及一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂、制备方法及应用，属于核废液处理技术领域。

背景技术

铀和钚是核燃料的主要成分，是核能开发和利用不可或缺的原材料，其在核能发电、国防军工、放射医疗、农业食品及地质勘探等诸多领域占有重要地位，具有重要的研究和应用价值。涉核工业生产过程中将会产生大量放射性废液，核素铀和钚是其中的主要成分之一，如何对其进行高效去除并尽可能地降低废水处理成本已成为关注热点之一。对于放射性废水中核素铀和钚的去除方法，目前应用最为广泛的即为吸附技术，该法具有操作简便、成本低廉以及高效环保等特点，而经济高效的新型吸附材料的选择与制备则是该技术中的关键环节。

炭材料作为一种热稳定性、抗辐射性良好、酸碱耐受性好的吸附分离材料，具有重要的研究意义。而水热炭(HTC)材料则是由单糖或多糖物质在一定温度(170～350℃)和压力的密闭体系中借助水作为反应介质制备得到的一种半炭化物质，其炭源来源广泛，如葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和纤维素等糖类物质，因其具有环境友好、价廉易得、制备工艺简单等优点，且表面含有活性官能团，在含放射性核素水体吸附、分离技术中具有广阔的应用前景。

然而，HTC作为吸附剂用于吸附和分离放射性废水中的铀和钚时仍存在表面含氧官能团数量不足、类别单一、特异选择性铀素吸附、分离性能差等固有缺陷，所以需要利用表面接枝改性、官能团功能化等方式制备出一种对废水中铀和钚具有特异选择性吸附和性能优良的新型功能化水热炭材料，对高性能的功能化水热炭材料研发和治理放射性废水铀钚污染、回收利用铀钚资源技术和核能核工的可持续开发应用提供理论基础具有重要指导意义。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂、制备方法及应用，本发明的磁性吸附剂对铀钚核素的吸附效果好，吸附效率高，方便从废液中分离。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂，由水热碳微球GC、氧化石墨烯GO、四氧化三铁Fe₃O₄复合形成磁性吸附剂GO/Fe₃O₄/GC，其中GC具有羧基，GO具有羟基，GC上的羧基与GO上的羟基通过共价键连接，Fe₃O₄分布于GO的表面。

在本发明中，水热碳微球GC经过羧酸化改性具有羧基，能够与羟基化的氧化石墨烯在共价键的作用下复合，并用Fe₃O₄进行磁化改性。其中氧化石墨烯GO对铀钚核素具有较好的吸附能力，而水热碳微球GC经过羧酸化改性后对铀钚核素的吸附能力大大加强，并且通过GO和GC的复合能够进一步的加强对铀钚核素的吸附能力和吸附效率；通过磁化改性后，能够方便的将吸附剂从核废液中磁性分离出来。

一种用于去除铀钚核素的磁性吸附剂，按重量份计，包括：水热碳微球GC 1份，氧化石墨烯GO 1-2份，四氧化三铁Fe₃O₄ 1-2份；GC、GO与Fe₃O₄按比例复合形成磁性吸附剂GO/Fe₃O₄/GC。